ANABOLISMO -Concepto y tipos -Anabolismo autótrofo -Fotosíntesis. Estudio detallado. -Concepto y función biológica. -Estructuras que intervienen en la fotosíntesis. Ubicación: Cloroplastos, Pigmentos fotosintéticos, Fotosistemas. -Fases de la fotosíntesis -Sustratos necesarios, productos finales y balance energético total. -Importancia biológica y medioambiental. -Comparación con la fotosíntesis bacteriana. Quimiosíntesis. Concepto e importancia biológica del proceso. -Anabolismo heterótrofo TIPOS: 1-ANABOLISMO AUTÓTROFO = síntesis de materia orgánica a partir de inorgánica Fotosíntesis - o en eucariotas (plantas y algas) o en bacterias fotosintéticas Quimiosíntesis - sólo en bacterias quimiosintéticas (del N, del S…). 1.1 LA FOTOSÍNTESIS: Concepto y función biológica (foto=luz; síntesis=formación) Es el proceso mediante el cual los autótrofos fotosintéticos es decir, las plantas, las algas y algunas bacterias, capturan energía lumínica y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH). Con ellos transforman el agua y el CO 2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno . Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biosfera terrestre procede del sol y la incorporamos gracias a la fotosíntesis, en forma de alimentos, en la ropa que vestimos, en los combustibles de coches, máquinas etc. También, gracias a la fotosíntesis respiramos y una capa de ozono rodea a la tierra. ¿Cómo se formó? 2- ANABOLISMO HETERÓTROFO = síntesis de todas las moléculas orgánicas que componen la célula, a partir de nutrientes orgánicos. o Se da en todos los seres vivos, en los 5 reinos, tanto en autótrofos como en heterótrofos ¿Por qué? Se denomina ANABOLISMO a todo el conjunto de reacciones mediante las cuales las células sintetizan sus biomoléculas . Para ello consumen energía o ATP, que necesitan para formar los enlaces químicos de éstas. Incluye todas las reacciones de síntesis de materia orgánica de todos los seres vivos (glu.-lip-prot y ac.nucl.),es decir, todo lo que tiene que ver con crecimiento celular, de tejidos y órganos; con renovación de las células que mueren, formación de un nuevo ser etc.
17
Embed
ANABOLISMO Se denomina ANABOLISMO a · 1-ANABOLISMO AUTÓTROFO = síntesis de materia orgánica a partir de inorgánica Fotosíntesis- o en eucariotas (plantas y algas) o en bacterias
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ANABOLISMO
-Concepto y tipos
-Anabolismo autótrofo
-Fotosíntesis. Estudio detallado.
-Concepto y función biológica.
-Estructuras que intervienen en la fotosíntesis. Ubicación:
-Sustratos necesarios, productos finales y balance
energético total.
-Importancia biológica y medioambiental.
-Comparación con la fotosíntesis bacteriana.
Quimiosíntesis. Concepto e importancia biológica del
proceso.
-Anabolismo heterótrofo
TIPOS:
1-ANABOLISMO AUTÓTROFO = síntesis
de materia orgánica a partir de inorgánica
Fotosíntesis- o en eucariotas (plantas y algas)
o en bacterias fotosintéticas
Quimiosíntesis - sólo en bacterias quimiosintéticas (del N, del S…).
1.1 LA FOTOSÍNTESIS: Concepto y función biológica (foto=luz; síntesis=formación)
Es el proceso mediante el cual los autótrofos fotosintéticos es decir, las plantas, las algas y algunas bacterias, capturan energía lumínica y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH). Con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno.
Prácticamente toda la energía que consume la
vida de la biosfera terrestre procede del sol y
la incorporamos gracias a la fotosíntesis, en
forma de alimentos, en la ropa que vestimos, en
los combustibles de coches, máquinas etc. También, gracias a la fotosíntesis respiramos y una
capa de ozono rodea a la tierra. ¿Cómo se formó?
2- ANABOLISMO HETERÓTROFO = síntesis de todas las moléculas orgánicas
que componen la célula, a partir de
nutrientes orgánicos.
o Se da en todos los seres vivos, en
los 5 reinos, tanto en autótrofos
como en heterótrofos ¿Por qué?
Se denomina ANABOLISMO a todo el conjunto de reacciones mediante las cuales las células sintetizan sus biomoléculas. Para ello consumen energía o ATP, que necesitan para formar los enlaces químicos de éstas. Incluye todas las reacciones de
Como hemos dicho, el proceso completo se da en dos fases: En la fase luminosa se obtiene ATP
y NADPH, desprendiéndose oxígeno y en la fase oscura (llamada también Ciclo de Calvin) se
produce la materia orgánica: azúcares
sencillos o monosacáridos.
*Escribe, mirando el esquema, los productos
que entran y salen en la fase luminosa.
Recordar que el objetivo de la fotosíntesis
no es obtener energía. La formación de ATP
es solo un paso para que en la fase oscura
puedan formarse las moléculas orgánicas.
Sobre la luz- Aunque se da también con luz artificial, la energía que fluye a través de las
plantas es el sol. Sólo una pequeña parte de éste es aprovechada por las plantas durante la
fotosíntesis -el 1%- y esto es suficiente para que los seres autótrofos fabriquen sus
componentes. Las plantas captan la energía lumínica gracias a la clorofila. La luz visible está
formada por un conjunto de radiaciones entre 400 y 700 nm. Las clorofilas absorben todos los
colores del espectro excepto el verde. A eso se debe que las plantas exhiban este color.
se oxida a oxígeno
O2
FASE OSCURA
(Leer este cuadro) Recordad si estudiáis física, que la luz son ondas electromagnéticas emitidas por el sol
y con movimiento ondulatorio. En sus interacciones con la materia se comporta como si estuviera compuesta
de pequeños paquetes de energía- quantos-denominados fotones.
El espectro electromagnético de la radiación emitida por el Sol ha sido dividido arbitrariamente en regiones
de diferente longitud de onda:
La luz visible es una pequeña parte del espectro electromagnético. Cuanto más larga la longitud de onda de
la luz visible tanto más rojo es el color. Asimismo las longitudes de onda corta están en la zona violeta del
espectro. Las longitudes de onda más largas que las del rojo se denominan infrarrojas, y aquellas más
cortas que el violeta, ultravioletas. Las radiaciones altamente energéticas (Rayos gamma, rayos X y rayos
uv) producen ionización de la materia, sin embargo, la luz visible está formada por un conjunto de
radiaciones entre 400 y 700 nm que son de bajo contenido energético.
Los pigmentos fotosintéticos son las sustancias capaces de captar la energía solar en la
fotosíntesis. Son moléculas que absorben luz de una determinada longitud de onda y por eso son
coloreadas. El color del pigmento viene dado por la longitud de onda no absorbida (y por lo tanto
reflejada). Los pigmentos negros absorben todas las longitudes de onda que les llega y los
pigmentos blancos reflejan prácticamente toda la energía que les llega. Los pigmentos tienen un
espectro de absorción característico de cada uno de ellos.
1.Las clorofilas- Recordad que las clorofilas constan de cuatro anillos de pirrol (tetrapirrol)
unidos por medio de puentes de metilo (--CH=) lo que constituye una porfirina. Es el cuerpo
básico de las porfirinas, dentro de las cuales se incluyen además de las clorofilas, las
hemoglobinas y los citocromos. El color de la clorofila se debe al
sistema de dobles enlaces conjugados. En el centro del sistema de
anillos se halla un átomo metálico: para las clorofilas es el magnesio,
para la hemoglobina el hierro. La clorofila absorbe sobre todo la luz
roja, violeta y azul, y refleja la verde. Hay varios tipos de clorofilas
y absorben longitudes de onda luminosas algo distintas. El tipo más
común es la clorofila A, que constituye más o menos el 75% de toda
la clorofila de las plantas verdes. Se encuentra también en las algas
verdeazules. La clorofila B es un pigmento accesorio presente en
vegetales y otras células fotosintéticas complejas; absorbe luz de una longitud de onda
diferente y transfiere la energía a la clorofila A. Algunas bacterias tienen bacterioclorofilas.
La clorofila captura la luz de las regiones violeta y roja del espectro.
2.Los pigmentos accesorios - Incluyen a la clorofila b (también hay c, d, y e, en algas y
protistas) y los carotenoides, como el beta
caroteno, que son pigmentos rojos,
anaranjados o amarillos. En las hojas
verdes están enmascarados por las
clorofilas, que son más abundantes.
Las xantófilas son carotenoides de color amarillo y absorben la energía no absorbida por la
clorofila, por lo que el conjunto de todos los pigmentos trabajando juntos, abarca casi todo el
espectro. Los carotenoides y la clorofila b absorben en la longitud de onda del verde. Ambas
clorofilas también absorben en la región final del espectro (anaranjado - rojo).
FOTOSISTEMAS- Los pigmentos actúan como antenas o colectores,
absorbiendo la energía luminosa. La energía captada
entre todos se transmite al llamado centro de
reacción, que contiene una molécula especial de
clorofila a, dado que estas clorofilas son las que
conectan con los sistemas de transporte electrónico.
los pigmentos se disponen en subunidades llamadas
FOTOSISTEMAS. El fotosistema está
constituido por el complejo antena, el dador y el
aceptor de electrones En la actualidad se conocen
dos fotosistemas, llamados I y II: el fotosistema I
tiene la clorofila P700 como centro de reacción y el
fotosistema II la P680.
El complejo antena lo forman cientos de clorofilas asociadas a proteínas en los tilacoides. Se
asocian a proteínas, comportándose como una antena solar o trampa fotónica, donde varios
centenares (unos 300) de pigmentos fotosensibles y proteínas se disponen de forma que la
energía lumínica absorbida por cada una de estas moléculas se canaliza por medio de proteínas
hacia una molécula de clorofila. Todos los pigmentos transfieren la energía absorbida a esta
clorofila especial llamada: Clorofila del centro de reacción- (puede ser el P700 o P680) Es una
molécula que canaliza la energía del complejo y que puede convertir la energía luminosa en
energía química. Se asocia a un dador y a un aceptor de electrones (veremos que, a veces, es la
misma clorofila).
Los Fotosistemas se encuentran en las membranas tilacoidales de los cloroplastos. Su función
es captar energía luminosa que activará un e- de la clorofila hacia un nivel energético superior,
desde donde se transfiere al aceptor e- . Por cada electrón que fluye se absorben dos fotones,
uno en cada fotosistema.
PROCESOS DE LA REACCIÓN LUMÍNICA
1. Captación de energía lumínica
2. Transporte de electrones dependiente de la luz
3. Fotofosforilación o síntesis de ATP
El primer punto -absorción de luz por los pigmentos- ya la hemos
explicado en los Fotosistemas y podéis coger el dibujo 18.8 - p 247)
2-Transporte de electrones dependiente de la luz
Cuando un fotón de luz es capturado por un pigmento fotosintético, se produce la excitación de un electrón, que es elevado desde su estado habitual a niveles de energía superior, pasando a un estado excitado. Al tener más energía, tiende a cederlos a un aceptor. Tiene por tanto, un gran poder reductor (los electrones excitados son los que mantienen el enlace del
átomo de Mg con el anillo porfirínico de la clorofila). Estos e-
excitados son recogidos por proteínas transportadoras.
Distinguimos un transporte cíclico de e-
y un transporte abierto, que no es
cíclico. Ambos originan energía para
formar ATP.
El transporte electrónico cíclico, dependiente de la luz, ocurre en las membranas tilacoidales, donde los electrones fluyen de forma cíclica, retornando al lugar del que salieron: el centro de reacción del fotosistema I. Fd= PQ= Cyt=
Antes de retornar, las proteínas transportadoras o enzimas (Fd, PQ, Cyt y PC), captan y ceden
estos e- , asociando el transporte electrónico a un bombeo de Hidrogeniones del estroma del
cloroplasto al interior del espacio tilacoidal. La energía generada en este transporte electrónico
promueve la formación de un gradiente de protones (veremos más adelante); la vuelta de los H al
estroma se acopla a la síntesis de ATP de forma similar a lo que ocurre en la mitocondria. Este
proceso de formación de ATP, impulsado por la luz se denomina fotofosforilación o fosforilación
fotosintética, origen de la energía necesaria para la síntesis del ATP. Se forma ATP con ADP y
Pi, pero no se reduce el NADP+ (veis que no aparece para nada).
Resumiendo, EL TRANSPORTE CÍCLICO DE ELECTRONES O FOTOFOSFORILACIÓN
CÍCLICA tiene estas características:
EL MISMO ELECTRÓN QUE SALTA ES EL QUE VUELVE A LA CLOROFILA
SE PRODUCE ATP
NO SE PRODUCE PODER REDUCTOR
NO SE PRODUCE OXÍGENO
Las bacterias fotosintetizadoras sólo disponen de este fotosistema y no desprenden
oxígeno, por lo que hacen una fotosíntesis anoxigénica.
En eucariotas (algas y plantas) aparecen los dos Fotosistemas trabajando juntos. En
eucariotas, el fotosistema I puede funcionar solo, pero por lo común se encuentra conectada al
fotosistema II para una obtención más eficiente de la energía lumínica (esquema en Z). Las
plantas ajustan las cantidades relativas de cada fotosistema en respuesta a las diferentes
condiciones de luminosidad. Los dos sistemas están vinculados por la cadena transportadora de
electrones. (Coged el dibujo de la p.248 de los dos Fotosistemas en las membranas).
FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA O TRANSPORTE NO CÍCLICO DE e-
Es la reacción fotodependiente más común y participa tanto el fotosistema I como el II.
En resumen, el efecto neto de la fotosíntesis es la captura temporal de energía luminosa en los enlaces químicos de ATP y NADPH2 por medio de la reacción en presencia de luz, y la captura permanente de esa energía en forma de glucosa mediante la reacción en la oscuridad. En el curso de la reacción, en presencia de luz, se escinde la molécula de agua para obtener los electrones que se transfieren y cuya energía forma ATP y NADPH2. El dióxido de carbono se reduce en el curso de la reacción en la oscuridad para convertirse en base de la molécula de azúcar. La ecuación completa y equilibrada de la fotosíntesis en la que el agua actúa como donante de electrones es: 6 CO2 + 12H2O + E.luz→ C6H12O6 + 6O2 +
6H2O
El nitrógeno y el fósforo son tan esenciales para la síntesis de
materia orgánica como
el CO2 y el agua ¿Por qué?
La proporción media entre los átomos de carbono, nitrógeno y fósforo en la materia viva es de
106:16:1. Así, la cantidad de fósforo es el factor más importante que limita la producción
primaria en la biosfera. El nitrógeno tiene una importancia menor, debido a la gran cantidad que
hay en forma de gas, en la atmósfera y disuelto en el agua. Si falta nitrógeno en el entorno,
intervienen los organismos fijadores de nitrógeno gaseoso o moléculas (bacterias y
cianobacterias), que lo incorporan al ciclo del ecosistema en forma de amonio, nitritos o nitratos.
¿Qué organismos son estos?
Las actividades humanas movilizan grandes cantidades de fósforo y por ello se empobrece la
tierra. Es P es el componente fundamental de los abonos agrícolas por esta carencia. Los
ecosistemas naturales, como los bosques, reciclan el fósforo, no tienen este problema.
Recordemos los movimientos de gases en las plantas:
Para la fotosíntesis________________
Para la respiración ________________
Para la transpiración _______________
¿Qué hace la planta con los productos de la fotosíntesis?
¿Recuerdas la función de los estomas?
IMPORTANCIA BIOLÓGICA Y MEDIOAMBIENTAL DE LA FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis es el proceso bioquímico más importante de la Biosfera por varios motivos:
1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente
mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas
tróficas, para ser transformada en materia propia por los distintos seres vivos.